KR100823929B1

KR100823929B1 - Hydric catalyst combustion burner for using lng or hydrogen

Info

Publication number: KR100823929B1
Application number: KR1020060095142A
Authority: KR
Inventors: 허성근; 김기동; 이현재; 나경주; 류민웅
Original assignee: 엘지전자 주식회사; (주)엔티시
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-22
Also published as: KR20080029290A

Abstract

본 발명의 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너는 내부 공간이 구비된 버너 바디와, 상기 버너 바디로 공기가 공급되는 공기 유로와, 상기 버너 바디에 장착되며 수소 연료를 버너 바디의 내부 공간에 분사시키는 수소 분사유닛과, 상기 수소 분사유닛에서 분사되는 수소 연료와 상기 공기 유로로 공급되는 공기 중의 산소와 화학 반응을 일으키면서 수소 연료를 연소시키는 촉매 부재와, 상기 버너 바디에 장착되며 연료를 버너 바디의 내부 공간에 분사시키는 제1 연료 분사유닛을 포함하여 구성된다. 이로 인하여, 수소 연료 또는 수소 연료와 엘앤지를 연소시켜 열 에너지를 발생시켜 수소 연료를 이용한 열 에너지의 공급원의 폭을 넓히게 됨과 아울러 연소 후 환경 오염 물질의 발생을 줄이고, 또한 가정용 연료 전지 시스템에 구비되어 연료 전지와 함께 가정에 열 에너지를 공급하게 되어 가정에 필요로 하는 열 에너지를 안정적으로 공급할 수 있도록 한 것이다.The L & G combined hydrogen catalytic combustion burner of the present invention includes a burner body having an internal space, an air passage through which air is supplied to the burner body, and hydrogen mounted on the burner body to inject hydrogen fuel into the internal space of the burner body. An injection unit, a catalyst member which burns hydrogen fuel while chemically reacting with hydrogen fuel injected from the hydrogen injection unit and oxygen supplied to the air flow path, and mounted on the burner body to supply fuel to the inside of the burner body. It comprises a first fuel injection unit for injecting into the space. As a result, hydrogen fuel or hydrogen fuel and L & G are combusted to generate thermal energy, thereby widening the source of thermal energy using hydrogen fuel, reducing the generation of environmental pollutants after combustion, and providing the domestic fuel cell system. In addition, it supplies heat energy to the home along with the fuel cell so that it can stably supply the heat energy needed for the home.

Description

HYDRIC CATALYST COMBUSTION BURNER FOR USING LNG OR HYDROGEN}

도 1은 본 발명의 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너의 일실시예를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an L & N combined hydrogen catalytic combustion burner of the present invention;

도 2는 상기 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너를 구성하는 수소 분사유닛을 도시한 사시도,Figure 2 is a perspective view showing a hydrogen injection unit constituting the L and L combined hydrogen catalyst combustion burner,

도 3은 상기 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너를 구성하는 촉매 부재 및 촉매 지지 유닛을 분해하여 도시한 사시도,3 is an exploded perspective view illustrating a catalyst member and a catalyst support unit constituting the LNG combined hydrogen catalytic combustion burner;

도 4,5는 상기 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너를 구성하는 연료 공급유닛을 각각 도시한 평면도,4 and 5 are plan views respectively showing fuel supply units constituting the L & G combined hydrogen catalytic combustion burner;

도 6은 상기 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너의 작동 상태를 도시한 단면도.6 is a cross-sectional view showing an operating state of the LNG combined hydrogen catalytic combustion burner.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **

100; 버너 바디 200; 수소 분사유닛100; Burner body 200; Hydrogen injection unit

210,510,610; 유입관 220,520,620; 노즐210,510,610; Inlet pipes 220,520,620; Nozzle

220; 노즐부 230; 제어 유닛220; Nozzle unit 230; Control unit

300; 촉매 부재 400; 촉매 지지유닛300; Catalyst member 400; Catalyst Support Unit

410; 제1 지지망 420; 제2 지지망410; First support network 420; 2nd support network

B1; 제1 연료 분사유닛 B2; 제2 연료 분사유닛B1; First fuel injection unit B2; Second fuel injection unit

본 발명은 수소 연소 버너에 관한 것으로, 특히 가정으로 공급되는 액화천연가스(LNG; Liqufied Natural Gas; 이하, 엘앤지라고 함)를 개질한 수소 연료를 연소시켜 열 에너지를 발생시킬 뿐만 아니라 그 수소 연료에 의해 연소되는 열 에너지로 수소 연료 또는 엘앤지를 연소시킬 수 있도록 한 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen combustion burner. In particular, the hydrogen fuel burns hydrogen fuel modified with Liqufied Natural Gas (LNG), which is supplied to homes, to generate thermal energy, as well as the hydrogen fuel. The present invention relates to an L & N combined hydrogen catalytic combustion burner capable of burning hydrogen fuel or L & G with thermal energy combusted by.

에너지원으로 주로 사용되고 있는 오일은 환경을 오염시키는 주요인이 될 뿐만 아니라 폭발적인 수요의 증가로 인하여 매장량의 한계성을 드러내고 있다. 이와 같은 화석 연료를 대체하기 위한 대안으로 연료 전지의 개발이 진행되고 있다.Oil, which is mainly used as an energy source, is not only a major contaminant in the environment, but also shows a limit of reserves due to the explosive increase in demand. Development of a fuel cell as an alternative to replace such fossil fuel is in progress.

연료 전지는 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 전환시키는 것으로, 수소를 포함하는 연료가 지속적으로 공급됨과 동시에 산소가 포함된 공기가 지속적으로 공급되고 그 공급되는 수소와 산소의 전기 화학적 반응을 거쳐 반응 전후의 에너지 차를 전기 에너지로 직접 변환시키고, 또한 반응열과 부산물 등을 발생시킨다. The fuel cell converts chemical energy directly into electrical energy. The fuel containing hydrogen is continuously supplied, and the air containing oxygen is continuously supplied, and the electrochemical reaction between the supplied hydrogen and oxygen is carried out before and after the reaction. It directly converts the energy difference into electrical energy and generates reaction heat and by-products.

이와 같은 연료 전지는 자동차에 적용되는 자동차용 연료 전지와, 가정용 에너지 공급원으로 적용되는 가정용 연료 전지, 노트북 컴퓨터 등에 적용되는 소형 연료 전지 등과 같이 그 적용 분야에 따라 종류가 다양하며, 또한 그 적용 분야가 보다 다양해지고 있다.Such fuel cells vary in their application fields, such as automotive fuel cells applied to automobiles, domestic fuel cells applied as household energy sources, and small fuel cells applied to notebook computers. It is becoming more diverse.

가정의 에너지원으로 적용되는 가정용 연료 전지 시스템의 경우 그 연료 전지에서 발생되는 전기 에너지를 가정에서 사용되는 조명 기기, 냉장고, 에어컨, 텔레비젼 등에 공급하고, 그 연료 전지에서 발생되는 반응열을 온수 및 난방에 사용하게 된다.In the case of a domestic fuel cell system applied as an energy source for a home, electric energy generated from the fuel cell is supplied to lighting devices, refrigerators, air conditioners, and televisions used in homes, and the reaction heat generated from the fuel cell is applied to hot water and heating. Will be used.

그리고 가정용 연료 전지 시스템은 수소의 공급을 쉽고 원활하게 하기 위하여 가정으로 공급되는 엘앤지를 개질하여 생성된 수소를 공급하도록 연구 개발되고 있다. 그 엘앤지는 연료 전지 시스템을 구성하는 개질기를 통해 개질된다.In addition, the domestic fuel cell system has been researched and developed to supply hydrogen generated by reforming LNG supplied to the home in order to easily and smoothly supply hydrogen. The L & G is reformed through a reformer constituting the fuel cell system.

한편, 가정용 연료 전지 시스템의 연구 개발 과제 중의 하나로 그 연료 전지 시스템을 구성하는 연료 전지에서 발생되는 반응열을 효과적으로 가정의 온수나 난방용으로 사용하는 것이다. 보통, 여름철에는 온수를 사용하거나 난방을 하는 경우가 매우 드물기 때문에 온수나 난방에 필요로 하는 열 에너지의 공급이 적고, 겨울철의 경우 온수나 난방의 사용이 많기 때문에 온수나 난방에 필요로 하는 열 에너지의 공급이 많게 된다. On the other hand, one of the research and development tasks of the domestic fuel cell system is to effectively use the heat of reaction generated from the fuel cell constituting the fuel cell system for domestic hot water or heating. In general, the use of hot water or heating is very rare in summer, so the supply of heat energy required for hot water or heating is small, and in the winter, the use of hot water or heating often requires hot water or heating. There will be a lot of supplies.

이로 인하여, 겨울철의 경우 가정에 설치되는 연료 전지 시스템의 연료 전지에서 발생되는 반응열로 가정에서 필요로 하는 온수나 난방을 공급하기에 부족한 경우가 발생된다. 특히, 가정에서 급탕을 필요로 할 경우 그 수요에 맞게 급탕을 제공하는 데 한계성이 있다.As a result, in the case of winter, the reaction heat generated from the fuel cell of the fuel cell system installed in the home is insufficient to supply hot water or heating required by the home. In particular, when a hot water supply is required at home, there is a limit in providing a hot water supply according to the demand.

또한, 가정에서 전기 에너지의 소모량이 많고 이와 동시에 급탕의 사용량이 많아질 경우 개질기에서 개질된 수소 연료로 연료 전지에 공급되는데 충분한 여유 가 생기지 않고 아울러 사용자의 요구에 맞게 물을 급히 가열하여 공급할 수 있도록 열에너지를 공급하는데도 한계성이 있다.In addition, if the consumption of electric energy at home and the amount of hot water consumption increase at the same time, the reformed hydrogen fuel in the reformer does not have enough room to be supplied to the fuel cell, and the water can be rapidly heated to supply the user's needs. There is also a limit to the supply of thermal energy.

상기한 바와 같은 점을 감안하여 고안한 본 발명의 목적은 가정으로 공급되는 엘앤지를 개질한 수소 연료를 연소시켜 열 에너지를 발생시킬 뿐만 아니라 그 수소 연료에 의해 연소되는 열 에너지로 수소 연료 또는 엘앤지를 연소시킬 수 있도록 한 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너를 제공함에 있다.The object of the present invention devised in view of the above-mentioned point is not only to generate heat energy by burning hydrogen fuel modified L & G supplied to the home, but also to produce hydrogen fuel or EL fuel with thermal energy burned by the hydrogen fuel. In order to provide Angie's combustion, it is possible to provide an LNG combined hydrogen catalytic combustion burner.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 내부 공간이 구비된 버너 바디와, 상기 버너 바디로 공기가 공급되는 공기 유로와, 상기 버너 바디에 장착되며 수소 연료를 버너 바디의 내부 공간에 분사시키는 수소 분사유닛과, 상기 수소 분사유닛에서 분사되는 수소 연료와 상기 공기 유로로 공급되는 공기 중의 산소와 화학 반응을 일으키면서 수소 연료를 연소시키는 촉매 부재와, 상기 버너 바디에 장착되며 연료를 버너 바디의 내부 공간에 분사시키는 제1 연료 분사유닛을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, a burner body having an internal space, an air passage through which air is supplied to the burner body, and mounted on the burner body to inject hydrogen fuel into the inner space of the burner body. A hydrogen injection unit, a catalyst member which burns hydrogen fuel while causing a chemical reaction with hydrogen fuel injected from the hydrogen injection unit and oxygen supplied to the air flow path, and mounted on the burner body to supply fuel to a burner body. Provided is an L / N combined hydrogen catalytic combustion burner comprising a first fuel injection unit for injecting into an inner space.

이하, 본 발명의 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the L & N combined hydrogen catalytic combustion burner of the present invention will be described according to the embodiment shown in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너의 일실시예를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an L & N combined hydrogen catalytic combustion burner of the present invention.

이에 도시한 바와 같이, 상기 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너는 버너 바 디(100)에 수소 연료를 분사시키는 수소 분사유닛(200)이 구비되고, 그 버너 바디(100)에 상기 수소 분사유닛(200)에서 분사되는 수소 연료와 공기 중의 산소와 화학 반응을 일으키면서 수소 연료를 연소시키는 촉매 부재(300)가 구비된다.As shown in the drawing, the LNG combined hydrogen catalytic combustion burner includes a hydrogen injection unit 200 for injecting hydrogen fuel into a burner body 100, and the hydrogen injection unit 200 in the burner body 100. And a catalyst member 300 for burning the hydrogen fuel while causing a chemical reaction with the hydrogen fuel injected from the air and oxygen in the air.

상기 버너 바디(100)는 원통 형태로 형성되는 내측 원통부(110)와, 상기 내측 원통부(110)의 외경보다 큰 외경을 가지며 그 원통부(110)의 하면에 결합되는 하면부(120)와, 상기 하면부(120)의 외경과 상응하는 외경과 일정 두께를 갖는 원통 형태로 형성되어 상기 내측 원통부(110)가 내부에 위치하도록 상기 하면부(120)에 결합되는 외측 원통부(130)를 포함하여 이루어진다. The burner body 100 has an inner cylindrical portion 110 formed in a cylindrical shape and an outer diameter larger than the outer diameter of the inner cylindrical portion 110 and is coupled to a lower surface of the cylindrical portion 110. And, the outer cylindrical portion 130 is formed in a cylindrical shape having an outer diameter and a predetermined thickness corresponding to the outer diameter of the lower surface portion 120 is coupled to the lower surface portion 120 so that the inner cylindrical portion 110 is located therein. )

상기 수소 분사유닛(200)은 일정 길이를 가지며 수소 연료가 유동하는 유입관(210)과, 상기 유입관(210)과 연결되며 상기 버너 바디(100)의 내측 원통부 내부 공간에 위치하여 그 유입관(210)으로 유입되는 수소 연료를 버너 바디(100)의 내부 공간에 분사시키는 노즐(220)을 포함하여 이루어진다. 상기 수소 분사유닛(200)은 그 노즐(220)이 상기 버너 바디(100)의 원통부(110) 내부 공간에 위치하도록 그 유입관(210)가 상기 버너 바디(100)의 하면부(120)에 관통 결합됨이 바람직하다.The hydrogen injection unit 200 has a predetermined length and is connected to the inlet pipe 210 through which hydrogen fuel flows, and is connected to the inlet pipe 210 and is located in an inner space of the inner cylindrical portion of the burner body 100 and the inflow thereof. It comprises a nozzle 220 for injecting the hydrogen fuel flowing into the tube 210 to the internal space of the burner body (100). The hydrogen injection unit 200 has the inlet pipe 210 of the lower surface portion 120 of the burner body 100 such that the nozzle 220 is located in the inner space of the cylindrical portion 110 of the burner body 100. It is preferable to penetrate through.

상기 노즐(220)은 상기 유입관(210)으로 유입되는 수소 연료가 그 유입관(210)의 길이방향에 대하여 경사지게 상기 버너 바디(100)의 내부 공간에 분사되도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 노즐(220)의 일예로, 도 2에 도시한 바와 같이, 그 노즐(220)은 원추 형태로 형성되되 그 꼭지점 부분이 평면으로 형성되며 그 경사면에 다수개의 분사공(221)들이 형성되어 이루어진다. 즉, 상기 유입관(210)이 연결되는 장경판부(222)와, 그 장경판부(222)보다 외경이 작으며 그 장경판부(222) 과 일정 거리를 두고 위치하는 단경판부(223)와, 그 장경판부(222)와 단경판부(223)를 연결하는 원추통부(224)와 그 원추통부(224)에 관통 형성되는 다수 개의 분사공(221)들로 이루어진다.The nozzle 220 is preferably formed such that the hydrogen fuel flowing into the inlet pipe 210 is injected into the inner space of the burner body 100 inclined with respect to the longitudinal direction of the inlet pipe 210. As an example of the nozzle 220, as shown in FIG. 2, the nozzle 220 is formed in a cone shape, and a vertex portion thereof is formed in a plane, and a plurality of injection holes 221 are formed on an inclined surface thereof. . That is, the long diameter plate portion 222 to which the inlet pipe 210 is connected, the outer diameter is smaller than the long diameter plate portion 222 and the short diameter plate portion 223 positioned at a predetermined distance from the long diameter plate portion 222, and Conical cylindrical portion 224 connecting the long diameter plate portion 222 and the short diameter plate portion 223 and a plurality of injection holes 221 formed through the cone cylinder portion 224.

상기 수소 분사유닛(200)의 유입관부(210)에 수소 연료의 흐름을 제어하는 제어 유닛(230)이 장착되며, 그 제어 유닛(230)은 개폐 밸브 등이 될 수 있고, 그 제어 유닛(230)은 버너 바디(100)의 외부에 위치하도록 그 유입관(210)에 장착된다. 상기 유입관(210)은 가정으로 공급되는 엘앤지를 개질시켜 수소를 발생시키는 개질기(미도시)와 연결된다. 상기 개질기는 가정용 연료 전지 시스템을 구성하는 개질기임이 바람직하다.The control unit 230 for controlling the flow of the hydrogen fuel is mounted on the inlet pipe portion 210 of the hydrogen injection unit 200, the control unit 230 may be an opening and closing valve, the control unit 230 ) Is mounted to the inlet pipe 210 so as to be located outside the burner body 100. The inlet pipe 210 is connected to a reformer (not shown) that generates hydrogen by reforming the L & G supplied to the home. The reformer is preferably a reformer constituting a domestic fuel cell system.

상기 유입관(210)으로 유입되는 수소 연료는 노즐(220)로 유입되며 그 노즐(220)로 유입된 수소 연료는 원추통부(224)의 분사공(221)들을 통해 상기 버너 바디(100)의 내부 공간으로 분사된다.Hydrogen fuel flowing into the inlet pipe 210 flows into the nozzle 220 and the hydrogen fuel flowing into the nozzle 220 passes through the injection holes 221 of the conical cylinder portion 224 of the burner body 100. It is injected into the inner space.

상기 촉매 부재(300)는 상기 수소 분사유닛(200)의 상측에 위치하게 된다.The catalyst member 300 is located above the hydrogen injection unit 200.

상기 촉매 부재(120)의 일예로, 그 촉매 부재(120)는 섬유 형태의 감마알루미나(γ-Al₂O₃) 담체에 백금(Pt)이 담지된 형태로 이루어진다.In one example of the catalyst member 120, the catalyst member 120 is made of a form in which platinum (Pt) is supported on a gamma alumina (γ-Al ₂ O ₃ ) carrier in the form of a fiber.

상기 촉매 부재(300)는 상기 버너 바디(100)에 장착되는 촉매 지지 유닛(400)에 의해 지지되는 것이 바람직하다.The catalyst member 300 is preferably supported by a catalyst support unit 400 mounted to the burner body 100.

상기 촉매 지지 유닛(400)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 수소 분사유닛(200)과 인접한 촉매 부재(300)의 하면을 지지하는 제1 지지망(410)과, 상기 제1 지지망(410)의 반대편에 위치하여 그 제1 지지망(410)과 함께 촉매 부재(300)를 감싸는 제2 지지망(420)을 포함하여 구성됨이 바람직하며, 그 촉매 지지 유닛(400)은 버너 바디(100)의 내측 원통부(110) 내주면에 고정 결합된다.As shown in FIG. 3, the catalyst support unit 400 includes a first support network 410 for supporting a lower surface of the catalyst member 300 adjacent to the hydrogen injection unit 200, and the first support network 410. It is preferably configured to include a second support net 420 positioned on the opposite side and surrounding the catalyst member 300 with the first support net 410, the catalyst support unit 400 of the burner body 100 It is fixedly coupled to the inner circumferential surface of the inner cylindrical portion (110).

상기 제1 지지망(410)의 매쉬(mesh)가 제2 지지망(420)의 매쉬보다 큰 것이 바람직하다. 상기 수소 분사유닛(200)을 통해 분사된 수소 연료가 제1 지지망(410)과 촉매 부재(300) 그리고 제2 지지망(420)을 거치게 되며, 이때 상기 제1 지지망(410)의 각 구멍의 크기가 제2 지지망(420)의 각 구멍의 크기보다 크게 됨으로써 수소 연료가 촉매 부재(300)로 유입되는 과정에서 수소 연료의 유로 저항을 줄이게 된다. 또한 상기 제2 지지망(420)의 각 구멍의 크기가 제1 지지망(410)의 각 구멍의 크기보다 작게 됨으로써 수소 연료가 촉매 부재(300)에 정체되는 시간을 증가시키게 된다.Preferably, the mesh of the first support net 410 is larger than the mesh of the second support net 420. The hydrogen fuel injected through the hydrogen injection unit 200 passes through the first support net 410, the catalyst member 300, and the second support net 420, and at this time, the size of each hole of the first support net 410. Since the size of each hole of the second support net 420 is larger than that of the holes, the flow resistance of the hydrogen fuel is reduced while the hydrogen fuel flows into the catalyst member 300. In addition, the size of each hole of the second support net 420 is smaller than the size of each hole of the first support net 410 to increase the time that the hydrogen fuel stagnates in the catalyst member 300.

상기 버너 바디(100)에 엘앤지 또는 엘피지와 같은 탄화 수소계 연료 또는 수소 연료 등의 연료를 분사시키는 제1 연료 분사유닛(B1)이 구비된다. 상기 제1 연료 분사유닛(B1)은 상기 버너 바디(100)에 결합되며 연료가 유입되는 유입관(510)과, 상기 유입관(510)에 연결되어 그 유입관(510)으로 유입되는 연료를 상기 버너 바디(100)의 내부 공간에 분사시키는 노즐(520)을 포함하여 이루어진다. The burner body 100 is provided with a first fuel injection unit B1 for injecting a fuel such as a hydrocarbon-based fuel such as L & G or LPI or a hydrogen fuel. The first fuel injection unit (B1) is coupled to the burner body 100 and the fuel is introduced into the inlet pipe 510, the fuel is introduced into the inlet pipe 510 connected to the inlet pipe 510. It comprises a nozzle 520 that is injected into the internal space of the burner body 100.

상기 제1 연료 분사유닛(B1)의 노즐(520)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 환형 형상의 관(521)으로 형성됨이 바람직하며, 그 환형 형상의 관(521)에 다수 개의 분사공(522)들이 형성되며 그 분사공(522)들은 일정 간격으로 형성됨이 바람직하다. 상기 노즐(520)은 상기 촉매 부재(300)의 상측에 위치하게 된다.As shown in FIG. 4, the nozzle 520 of the first fuel injection unit B1 is preferably formed of an annular tube 521, and a plurality of injection holes are formed in the annular tube 521. 522 are formed and the injection holes 522 are preferably formed at regular intervals. The nozzle 520 is positioned above the catalyst member 300.

상기 유입관(510)은 버너 바디(100)의 하면부(120)에 관통 결합됨이 바람직하다. 상기 유입관(510)은 가정으로 엘앤지가 공급되는 엘앤지 관에 연결되거나 또는 상기 수소 분사유닛(200)의 유입관(210)과 개질기를 연결하는 연결관(미도시)과 연결될 수 있다. The inlet pipe 510 is preferably coupled to the lower surface portion 120 of the burner body 100. The inlet pipe 510 may be connected to an L & G pipe supplied with an L & G home or a connection pipe (not shown) connecting the inlet pipe 210 of the hydrogen injection unit 200 to a reformer.

상기 버너 바디(100)에 엘앤지 또는 엘피지와 같은 탄화 수소계 연료 또는 수소 연료 등의 연료를 분사시키는 제2 연료 분사유닛(B2)이 구비될 수 있다. 상기 제2 연료 분사유닛(B2)은 상기 버너 바디(100)에 결합되며 연료가 유입되는 유입관(610)과, 상기 유입관(610)에 연결되어 그 유입관(610)으로 유입되는 연료를 상기 버너 바디(100)의 내부 공간에 분사시키는 노즐(620)을 포함하여 이루어진다. The burner body 100 may be provided with a second fuel injection unit B2 for injecting a fuel such as a hydrocarbon-based fuel or a hydrogen fuel such as L & G or LLP. The second fuel injection unit (B2) is coupled to the burner body 100 and the fuel is introduced into the inlet pipe 610, the fuel is introduced into the inlet pipe 610 connected to the inlet pipe 610. It comprises a nozzle 620 that is injected into the inner space of the burner body 100.

상기 제2 연료 분사유닛(B2)의 노즐(620)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 환형 형상의 관(621)으로 형성됨이 바람직하며 그 환형 형상의 관(621)에 다수 개의 분사공(622)들이 형성되고 그 분사공(622)들은 일정 간격으로 형성됨이 바람직하다. 상기 노즐(620)은 상기 제1 연료 분사유닛(B1)의 상측에 위치하게 된다.As shown in FIG. 5, the nozzle 620 of the second fuel injection unit B2 is preferably formed of an annular tube 621 and has a plurality of injection holes in the annular tube 621. 622 are formed and the injection holes 622 are preferably formed at regular intervals. The nozzle 620 is positioned above the first fuel injection unit B1.

상기 유입관은 버너 바디(100)의 원면부에 관통 결합됨이 바람직하다. 상기 유입관(210)은 가정으로 엘앤지가 공급되는 엘앤지 관에 연결될 수 있고, 또한 상기 연결관은 상기 수소 분사유닛의 연결관과 연결될 수 있다. The inlet pipe is preferably coupled to the surface portion of the burner body 100. The inlet pipe 210 may be connected to the L and G pipe supplied with the L and home, the connection pipe may also be connected to the connection pipe of the hydrogen injection unit.

상기 제1 연료 분사유닛(B1)의 노즐(520)과 상기 제2 연료 분사유닛(B2)의 노즐(620)은 같은 중심축으로 이루어짐이 바람직하고, 그 제1 연료 분사유닛(B1)의 노즐 내경이 제2 연료 분사유닛(B2)의 노즐 내경보다 작게 형성됨이 바람직하다. 한편, 상기 제1 연료 분사유닛(B1)의 노즐 내경이 제2 연료 분사유닛(B2)의 노즐 내경보다 크게 형성될 수 있다.The nozzle 520 of the first fuel injection unit B1 and the nozzle 620 of the second fuel injection unit B2 preferably have the same central axis, and the nozzle of the first fuel injection unit B1. The inner diameter is preferably smaller than the nozzle inner diameter of the second fuel injection unit B2. Meanwhile, the nozzle inner diameter of the first fuel injection unit B1 may be larger than the nozzle inner diameter of the second fuel injection unit B2.

또한, 상기 연료 분사유닛은 세 개 이상 구비될 수 있다.In addition, three or more fuel injection units may be provided.

상기 버너 바디(100)의 상부에 상부 케이스(700)가 복개 결합되며, 그 상부 케이스(700)의 내부에 열교환기(600)가 구비된다. 상기 상부 케이스(700)는 상기 버너 바디(100)의 외측 원통부(130)와 같은 내경 및 외경을 갖도록 원통 형태로 형성된다.An upper case 700 is coupled to the upper portion of the burner body 100, and a heat exchanger 600 is provided inside the upper case 700. The upper case 700 is formed in a cylindrical shape to have the same inner diameter and outer diameter as the outer cylindrical portion 130 of the burner body 100.

상기 열교환기(800)는 상기 상부 케이스(700)의 내부에 굴곡된 형태로 배열된 굴곡관으로 이루어짐이 바람직하고, 그 굴곡관의 양단부는 상부 케이스(700)의 외부로 노출되며, 그 노출된 일측 단부로 유체가 유입되고 그 노출된 타측 단부로 그 굴곡관에서 열교환된 유체가 유출된다. The heat exchanger 800 is preferably made of a bent tube arranged in a curved form inside the upper case 700, both ends of the bent tube is exposed to the outside of the upper case 700, the exposed Fluid flows into one end and the heat-exchanged fluid flows out of the curved tube to the other end thereof exposed.

상기 상부 케이스(700)의 상면에 배기관(900)이 연결되며, 그 배기관(900)에 배기 팬(910)이 설치된다.An exhaust pipe 900 is connected to an upper surface of the upper case 700, and an exhaust fan 910 is installed in the exhaust pipe 900.

상기 공기 유로는 외부의 공기가 상기 버너 바디(100)의 내부 공간에 장착된 촉매 부재(300)로 유입되도록 상기 버너 바디(100)의 일측에 관통 형성되는 공기 구멍(140)들로 이루어진다. 상기 공기 유로는 상기 상부 케이스(700)에 형성될 수 있다.The air passage includes air holes 140 formed through one side of the burner body 100 so that external air flows into the catalyst member 300 mounted in the inner space of the burner body 100. The air flow path may be formed in the upper case 700.

한편, 상기 공기 유로는 일정 길이를 갖는 파이프로 이루어져 그 파이프가 버너 바디(100)의 내부 공간과 연통되도록 설치될 수 있다.On the other hand, the air flow path is made of a pipe having a predetermined length may be installed so that the pipe communicates with the internal space of the burner body (100).

이하, 본 발명의 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다. 상기 엔앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너는 제1,2 연료 분사유 닛(B1)(B2)이 구비된 경우이고, 그 제1,2 연료 분사유닛(B1)(B2)의 유입관(510)(610)이 각각 개질기와 연결된 경우이다.Hereinafter, the operation and effects of the L & G combined hydrogen catalytic combustion burner of the present invention will be described. The NG & D hydrogen burner is a case where the first and second fuel injection units B1 and B2 are provided, and the inlet pipe 510 of the first and second fuel injection units B1 and B2 ( 610 are each connected to a reformer.

먼저, 가정으로 공급되는 엘앤지가 개질기를 통해 개질되면서 수소 연료를 생성시키게 된다. 그리고, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 개질기에서 생성된 수소 연료는 수소 분사유닛(200)의 유입관(210)에 장착된 제어 유닛(230)이 수소 분사유닛(200)의 유입관(210)을 오픈시킴에 따라 수소 분사유닛(200)의 유입관(210)을 통해 노즐(220)로 유입된다. 상기 수소 분사유닛(200)의 노즐(220)로 유입된 수소 연료는 그 노즐(220)의 분사공(221)을 통해 버너 바디(100)의 내부 공간으로 분사된다. First, LNG supplied to the home is reformed through a reformer to generate hydrogen fuel. And, as shown in Figure 6, the hydrogen fuel generated in the reformer is the control unit 230 mounted on the inlet pipe 210 of the hydrogen injection unit 200 is the inlet pipe 210 of the hydrogen injection unit 200 As it opens) is introduced into the nozzle 220 through the inlet pipe 210 of the hydrogen injection unit 200. The hydrogen fuel introduced into the nozzle 220 of the hydrogen injection unit 200 is injected into the inner space of the burner body 100 through the injection hole 221 of the nozzle 220.

상기 버너 바디(100)의 내부 공간으로 분사된 수소 연료는 제1 지지망(410)을 통해 촉매 부재(300)로 유입되며 그 촉매 부재(300)로 유입된 수소는 그 촉매 부재(300)에서 1차적으로 화학 반응을 일으키고 그 촉매 부재(300)의 표면에서 공기 유로로 유입되는 공기 중의 산소와 2차 화학 반응을 일으키게 된다. 이와 같은 과정을 거치면서 수소 연료가 연소하면서 열 에너지를 발생시키게 된다.Hydrogen fuel injected into the inner space of the burner body 100 is introduced into the catalyst member 300 through the first support network 410 and hydrogen introduced into the catalyst member 300 is 1 in the catalyst member 300. A chemical reaction occurs in a secondary manner and a secondary chemical reaction occurs with oxygen in the air flowing into the air flow path from the surface of the catalyst member 300. During this process, hydrogen fuel is burned to generate thermal energy.

상기 수소 분사유닛(200)을 통해 수소 연료가 분사되어 촉매 부재(300)를 거쳐 연소됨과 동시에 상기 제1 연료 분사유닛(B1)과 제2 연료 분사유닛(B2)에 각각 개질기에서 생성되는 수소 연료가 공급된다. 상기 제1,2 연료 분사유닛(B1)(B2)으로 수소 연료가 공급되어 그 제1,2 연료 분사유닛(B1)(B2)의 각 노즐(520)(620)을 통해 수소 연료가 분사되며 그 수소 연료가 각 노즐(520)(620)을 통해 분사되면서 점화되어 연소된다. 상기 제1,2 연료 분사유닛(B1)(B2)의 각 노즐(520)(620)을 통 해 분사되는 수소 연료는 수소 분사유닛(200)에서 분사된 수소 연료의 연소 열에 의해 점화된다. Hydrogen fuel is injected through the hydrogen injection unit 200 to be combusted through the catalyst member 300 and at the same time, hydrogen fuel generated in a reformer in the first fuel injection unit B1 and the second fuel injection unit B2, respectively. Is supplied. Hydrogen fuel is supplied to the first and second fuel injection units B1 and B2, and hydrogen fuel is injected through the nozzles 520 and 620 of the first and second fuel injection units B1 and B2. The hydrogen fuel is ignited and combusted while being injected through the nozzles 520 and 620. The hydrogen fuel injected through the nozzles 520 and 620 of the first and second fuel injection units B1 and B2 is ignited by the combustion heat of the hydrogen fuel injected from the hydrogen injection unit 200.

상기 수소 분사유닛(200)과 제1,2 연료 분사유닛(B1)(B2)을 통해 분사된 수소 연료가 연소되면서 발생되는 열 에너지는 상부 케이스(700)의 내부에 구비된 열교환기(800)를 통해 회수되면서 필요한 곳에 공급된다.The heat energy generated when the hydrogen fuel injected through the hydrogen injection unit 200 and the first and second fuel injection units B1 and B2 is burned is heat exchanger 800 provided in the upper case 700. It is recovered where it is supplied and supplied where it is needed.

한편, 상기 제1,2 연료 분사유닛(B1)(B2)으로 공급되는 연료가 엘앤지인 경우 그 제1,2 연료 분사유닛(B1)(B2)을 통해 분사되는 엘앤지가 수소 분사유닛(200)에서 분사된 수소 연료의 연소열에 의해 점화된다.Meanwhile, when the fuel supplied to the first and second fuel injection units B1 and B2 is LNG, the LNG injected through the first and second fuel injection units B1 and B2 is a hydrogen injection unit ( It is ignited by the heat of combustion of the hydrogen fuel injected at 200).

이와 같이 본 발명은 수소 분사유닛(200)에서 분사되는 수소 연료와 촉매 부재(300)의 반응 및 산소와의 화학 반응에 의해 수소 연료가 연소되면서 열 에너지를 발생시키게 될 뿐만 아니라 그 수소 분사유닛(200)을 통해 분사되는 수소 연료의 연소 열에 의해 제1,2 연료 분사유닛(B1)(B2)을 통해 분사되는 수소 연료 또는 엘앤지를 연소시키게 된다. 따라서, 가정용 연료 전지 시스템에 적용될 경우 연료 전지 시스템을 구성하는 개질기에서 개질된 수소 연료의 일부를 공급받아 그 수소 연료를 연소시켜 가정에 열 에너지를 공급할 수 있게 된다. As described above, the present invention not only generates heat energy while the hydrogen fuel is combusted by the reaction between the hydrogen fuel injected from the hydrogen injection unit 200 and the catalyst member 300 and the chemical reaction of oxygen, and the hydrogen injection unit ( The hydrogen fuel or LNG injected through the first and second fuel injection units B1 and B2 is combusted by the combustion heat of the hydrogen fuel injected through the 200. Therefore, when applied to a domestic fuel cell system, the reformer constituting the fuel cell system may receive a portion of the reformed hydrogen fuel and burn the hydrogen fuel to supply thermal energy to the home.

이로 인하여, 가정용 연료 전지 시스템의 연료 전지에서 발생되는 열 에너지의 양이 가정에서 필요로 하는 열량보다 적을 경우 또는 짧은 시간에 고온의 온수를 필요로 할 경우 본 발명의 버너를 통해 열 에너지를 공급하게 된다. 또한, 연료 전지의 개질기에서 생성되는 수소 연료의 양이 부족할 경우 가정으로 공급되는 엘앤지를 이용하여 열 에너지를 공급할 수 있게 된다. 가정으로 공급되는 엘앤지를 이용하여 열 에너지를 공급하게 될 경우 개질기에서 생성되는 수소 연료가 연료 전지에 공급되는데 적당할 경우 효과적으로 급탕에 필요한 열에너지를 공급할 수 있게 된다. 일반적인 엘앤지 연소 버너는 그 엘앤지를 점화시키기 위하여 예열 장치를 사용하게 되나 본 발명은 엘앤지를 점화하기 위하여 특별한 예열장치가 필요 없다.Therefore, when the amount of heat energy generated in the fuel cell of the domestic fuel cell system is less than the amount of heat required in the home or when hot water is required in a short time, the burner of the present invention supplies heat energy through the burner of the present invention. do. In addition, when the amount of hydrogen fuel generated in the reformer of the fuel cell is insufficient, it is possible to supply thermal energy using the L & G supplied to the home. In the case of supplying thermal energy using the L & G supplied to the home, hydrogen fuel generated from the reformer is supplied to the fuel cell, and when appropriate, the thermal energy required for the hot water supply can be effectively supplied. A general LNG combustion burner uses a preheating device to ignite the LNG, but the present invention does not require a special preheating device to ignite the LNG.

한편, 본 발명은 가정용 연료 전지 시스템에 적용되지 않을 경우에도 수소 연료를 공급받아 그 수소 연료를 연소시키면서 열 에너지를 발생시키게 된다. 본 발명의 버너는 저온에서 촉매 연소가 가능하게 됨으로써 예열이 필요없게 될 뿐만 아니라 낮은 온도에서 점화가 가능하게 된다.On the other hand, even if the present invention is not applied to a domestic fuel cell system, the hydrogen fuel is supplied to generate heat energy while burning the hydrogen fuel. The burner of the present invention is capable of catalytic combustion at low temperatures, thereby eliminating the need for preheating and enabling ignition at low temperatures.

또한, 본 발명은 수소 분사유닛(200)과 제1 연료 분사유닛(B1) 그리고 제2 연료 분사유닛(B2)을 통해 수소를 골고루 분산시키면서 분사하게 되므로 수소 연료가 집중 공급되면서 발생될 수 있는 위험성을 방지하게 된다.In addition, the present invention is injected by evenly dispersing hydrogen through the hydrogen injection unit 200, the first fuel injection unit (B1) and the second fuel injection unit (B2), the risk that can be generated while concentrated hydrogen fuel supply Will be prevented.

또한, 본 발명은 수소 분사유닛(200)을 통해 버너 바디(100)의 내부 공간으로 분사되는 수소 연료가 촉매 부재(300)의 전체 면에 걸쳐 골고루 퍼지도록 분사됨으로써 그 수소 연료가 촉매 부재(300) 및 산소와의 화학 반응 효과가 크게 된다.In addition, according to the present invention, the hydrogen fuel injected into the internal space of the burner body 100 through the hydrogen injection unit 200 is injected to be spread evenly over the entire surface of the catalyst member 300, so that the hydrogen fuel is the catalyst member 300 ) And the chemical reaction effect with oxygen are greatly increased.

또한, 상기 촉매 부재(300)를 지지하는 촉매 지지 유닛이 제1 지지망(410)과 제2 지지망(420)을 포함하여 구성되며, 그 수소 분사유닛(200)측에 위치하는 제1 지지망(410)의 매쉬가 제2 지지망(420)의 매쉬보다 크게 형성되므로 제1 지지망(410)을 유동하는 수소 연료의 유동 저항을 감소시키고 그 촉매 부재(300)와 제2 지지망(420)에 정체하는 효과를 증가시키게 된다. 이로 인하여 연소 효율을 높이게 된다.In addition, the catalyst support unit for supporting the catalyst member 300 includes a first support net 410 and a second support net 420, the first support net 410 located on the hydrogen injection unit 200 side ) Mesh is formed larger than the mesh of the second support net 420, so that the flow resistance of the hydrogen fuel flowing through the first support net 410 is reduced and stagnated in the catalyst member 300 and the second support net 420. Will increase. This increases the combustion efficiency.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너는 수소 연료 또는 수소 연료와 엘앤지를 연소시켜 열 에너지를 발생시키게 됨으로써 수소 연료를 이용한 열 에너지의 공급원의 폭을 넓히게 됨과 아울러 연소 후 환경 오염 물질의 발생을 줄일 수 있고, 또한 가정용 연료 전지 시스템에 구비되어 연료 전지와 함께 가정에 열 에너지를 공급하게 됨으로써 가정에 필요로 하는 열 에너지를 안정적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.As described above, the LNG combined hydrogen catalytic combustion burner of the present invention generates heat energy by burning hydrogen fuel or hydrogen fuel and LNG, thereby widening the source of thermal energy using hydrogen fuel and post-combustion. It is possible to reduce the generation of environmental pollutants, and to be provided in the home fuel cell system to supply heat energy to the home together with the fuel cell, thereby stably supplying heat energy required for the home.

또한, 본 발명은 저온에서 촉매 연소가 가능하게 됨으로써 수소 버너의 안정성을 높일 수 있고, 또한 그 수소 버너의 연소 열에 의해 수소 연료 또는 엘앤지를 점화하게 됨으로써 그 수소 연료 및 엘앤지를 간단하고 효과적으로 점화할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can increase the stability of the hydrogen burner by enabling catalytic combustion at low temperatures, and igniting the hydrogen fuel or LNG by the heat of combustion of the hydrogen burner, thereby igniting the hydrogen fuel and LNG simply and effectively. It can work.

Claims

A burner body having an internal space;

An air passage through which air is supplied to the burner body;

A hydrogen injection unit mounted to the burner body and injecting hydrogen fuel into an inner space of the burner body;

A catalyst member combusting the hydrogen fuel while causing a chemical reaction with the hydrogen fuel injected from the hydrogen injection unit and oxygen in the air supplied to the air passage;

And a first fuel injection unit for injecting fuel into the internal space of the burner body such that the fuel is combusted by the combustion heat of the hydrogen fuel injected from the hydrogen injection unit.

The fuel cell burner of claim 1, wherein the fuel supplied to the first fuel injection unit is an L & G or hydrogen fuel.

The fuel injection system of claim 1, further comprising a second fuel injection unit mounted to the burner body to inject fuel into an inner space of the burner body such that the fuel is combusted by the combustion heat of the hydrogen fuel injected from the hydrogen injection unit. L & N combined hydrogen catalytic combustion burner.

The fuel injection unit of claim 1, wherein the fuel injection unit is mounted to the burner body to inject fuel into the burner body so that the fuel is combusted by the combustion heat of the hydrogen fuel injected from the hydrogen injection unit. Angie's combined hydrogen catalytic combustion burner.

The fuel cell burner according to claim 3 or 4, wherein the fuel supplied to the fuel injection unit is an L & G or hydrogen fuel.

[5] The hydrogen catalyst combustion burner of claim 3 or 4, wherein the fuel injection units each include an annular nozzle, and the nozzles of each fuel injection unit form the same central axis.

The hydrogen catalyst combustion burner of claim 3 or 4, wherein the nozzles of the fuel injection units are larger in diameter as they are farther from the catalyst member.

The hydrogen catalyst combustion burner of claim 1, wherein the catalyst member is supported by a catalyst support unit mounted to the burner body.

9. The catalyst support unit of claim 8, wherein the catalyst support unit includes a first support network supporting a lower surface of the hydrogen injection unit, and a second support network positioned opposite to the first support network and surrounding the catalyst member together with the first support network. LNG combined hydrogen catalytic combustion burner characterized in that the configuration.

10. The LNC combined hydrogen catalytic combustion burner according to claim 9, wherein the mesh of the first support net is larger than the mesh of the second support net.

According to claim 1, wherein the hydrogen injection unit is connected to the inlet pipe and the burner body, the hydrogen fuel flowing into the inlet pipe connected to the inlet pipe and located in the inner space of the burner body inside the burner body L and G combined hydrogen catalytic combustion burner comprising a nozzle for injection into the space.